(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011165050.7
(22)申请日 2020.10.27
(71)申请人 合肥泽众城市智能科技有限公司
地址 230000 安徽省合肥市经开区习友路
5999号
(72)发明人 凡伟伟 周标 郑宝中 董毓良
付明
(74)专利代理机构 合肥市浩智运专利代理事务
所(普通合伙) 34124
代理人 张景云
(51)Int.Cl.
G06Q 10/04(2012.01)
G06Q 10/06(2012.01)
G06Q 50/26(2012.01)
(54)发明名称一种城市地面坍塌灾害综合监测预警方法及系统(57)摘要本发明提供一种城市地面坍塌灾害综合监测预警方法，根据地面坍塌事故发生机理，确定各类预警评价指标及等级区间；构建评价指标值对于各等级区间的相对隶属度函数；构成相对隶属度矩阵；计算各指标的动态权重向量；计算各类预 警u的评价指标集的综合相对隶属度，得到综合相对隶属度向量；根据相对隶属度向量计算各类预警的级别特征值，输出预警级别。本发明针对各类危险源预警，基于事故发生机理，选取了包括监测指标、线下检测指标和静态属性指标在内的预警评价指标，并基于改进的模糊综合分析法实现多指标数据融合，分析风险等级状态，避开了直接基于事故复杂物理模型分析风险状态的方法，简单、科学、
有效。权利要求书4页 说明书15页 附图2页CN 112330002 A 2021.02.05
C N 112330002
A
1.一种城市地面坍塌灾害综合监测预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01.根据地面坍塌事故发生机理，确定各类预警的评价指标，组成各类预警的评价指标集；所述的各类预警至少包括供水管网、排水管网、地铁施工、建筑深基坑施工、城市道路导致地面坍塌的预警；
S02.确定安全等级，对所述各类预警的各评价指标关于各安全等级划分等级区间；
S03.基于所述评价指标与等级区间的距离函数，构建评价指标值对于各等级区间的相对隶属度函数：
式中，K h(c i)表示评价指标c i对级别h的相对隶属度，h＝1,2,…,m，V ih表示级别h对应的评价指标c i的阈值区间(a ih，b ih)，ρ(c i,V ih)表示评价指标c i的实际值与阈值区间V ih的距离：
max(ρ(c i,V ih))表示评价指标c i的实际值与所有阈值区间的距离的最大值；
S04.计算评价指标c i关于级别h中各安全等级的相对隶属度，构成相对隶属度矩阵K C：
S05.基于所述评价指标的主观权重和客观权重计算各评价指标的动态权重向量a i：
其中，w i、v i为各评价指标的主观权重和客观权重；各评价指标的综合权重组成权重向量a＝(a1,a2,…,a i,…,a n)；
S06.基于相对隶属度矩阵K C和动态综合权重向量a，计算各类预警的综合相对隶属度，得到综合相对隶属度向量V(u)：
式中，
S07.根据综合相对隶属度向量V(u)计算各类预警的级别特征值，输出各类预警的预警级别，实现预警。
2.根据权利要求1所述的一种城市地面坍塌灾害综合监测预警方法，其特征在于：所述步骤S05中，基于层次分析法确定评价指标的主管权重w i，基于评价指标重要性函数计算评价指标的客观权重v i。
3.根据权利要求2所述的一种城市地面坍塌灾害综合检测预警方法，其特征在于：所述客观权重v i的计算过程为：
构建评价指标c i的重要性函数：
式中，a im表示评价指标c i对应级别m的阈值范围的上限，a i1表示评价指标c i对应级别1的阈值范围的上限，b i1表示评价指标c i对应级别1的阈值范围的下限。重要性函数值r i越大，表示评价指标c i越重要，客观权重应越大。
则评价指标c i的客观权重为：
4.根据权利要求1所述的一种城市地面坍塌灾害综合监测预警方法，其特征在于：所述步骤S07中计算各类预警的级别特征值具体方法为：
根据所述各类预警的综合相对隶属度向量V(u)，计算各类预警的级别特征值：
式中，(v m,…,v h,…,v2，v1)为归一化的，计算出的级别特征值H(u)∈[1,m]。
5.根据权利要求1所述的一种城市地面坍塌灾害综合监测预警方法，其特征在于：所述步骤S01中的各类预警的评价指标包括监测指标和静态指标；
供水管网破损导致地面坍塌预警的评价指标，至少包括管道流量、管道压力、漏失声波和土壤含水率监测指标，以及土壤类型、管道埋设深度、道路等级和管道维修记录等静态指标；
排水管网破损导致地面坍塌预警的评价指标，至少包括管道隐患CCTV线下检测指标，管道流量、充满度、土壤含水率和降雨强度监测指标，以及管龄、管材、维修记录、土壤类型、管道埋设深度和道路等级静态指标；
地铁施工导致地面坍塌预警的评价指标，对于明挖法和盖挖法地铁施工，至少包括支护柱(墙)、边坡顶部水平位移、支护柱(墙)、边坡顶部竖向位移、支护柱(墙)体水平位移、立柱结构竖向位移、立柱结构水平位移、支撑轴力、锚杆拉力、地表沉降、竖井井壁支护结构净空收敛和地下水位监测指标；
对于盾构法地铁施工，至少包括管片结构竖向位移、管片结构水平位移、管片结构净空收敛和地表沉降监测指标；对于矿山法地铁施工，至少包括初期支护结构拱顶沉降、初期支
护结构底板竖向位移、初期支护结构净空收敛、中柱结构竖向位移和地表沉降监测指标；
建筑深基坑施工导致地面坍塌预警的评价指标，至少包括围护墙(边坡)顶部水平位移、围护墙(边坡)顶部竖向位移、深层水平位移、立柱竖向位移、支撑内力、锚杆内力、地下水位、周边地表竖向位移和周边建筑竖向位移监测指标；
道路沉降导致地面坍塌预警的评价指标，至少包括道路沉降、地下水位、降雨强度和土壤含水率监测指标，以及土壤类型和道路等级静态指标。
6.一种城市地面坍塌灾害综合监测预警系统，其特征在于：包括
评价指标选取与分级模块，根据地面坍塌事故发生机理，确定各类预警评价指标；所述的各类预警至少包括供水管网、排水管网、地铁施工、建筑深基坑施工、城市道路导致地面坍塌的预警；
等级区间划分模块，确定安全等级，对所述各类预警的各评价指标关于各安全等级划分等级区间；
相对隶属度函数构建模块，基于所述评价指标与等级区间的距离函数，构建评价指标值对于各等级区间的相对隶属度函数：
式中，K h(c i)表示评价指标c i对级别h的相对隶属度，V ih表示级别h对应的评价指标c i的阈值区间(a ih，b ih)，ρ(c i,V ih)表示评价指标c i的实际值与阈值区间V ih的距离：
max(ρ(c i,V ih))表示评价指标c i的实际值与所有阈值区间的距离的最大值；
相对隶属度计算模块，计算评价指标c i关于级别h中各等级的相对隶属度，构成相对隶属度矩阵K C：
动态权重向量计算模块，基于所述评价指标的主观权重和客观权重计算各评价指标的动态权重向量a i：
其中，w i、v i为各评价指标的主观权重和客观权重；各评价指标的综合权重组成权重向量a＝(a1,a2,…,a i,…,a n)；
综合相对隶属度向量计算模块，基于相对隶属度矩阵K C和动态综合权重向量a，计算各类预警的综合相对隶属度，得到综合相对隶属度向量V(u)：
式中，
预警模块，根据相对隶属度向量计算各类预警的级别特征值，输出预警级别，实现预警。
7.根据权利要求6所述的一种城市地面坍塌灾害综合监测预警系统，其特征在于：所述动态权重向量计算模块中，基于层次分析法确定评价指标的主管权重w i，基于评价指标重要性函数计算评价指标的客观权重v i。
8.根据权利要求7所述的一种城市地面坍塌灾害综合检测预警系统，其特征在于：所述客观权重v i的计算过程为：
构建评价指标c i的重要性函数：
式中，a im表示评价指标c i对应级别m的阈值范围的上限，a i1表示评价指标c i对应级别1的阈值范围的上限，b i1表示评价指标c i对应级别1的阈值范围的下限。重要性函数值r i越大，表示评价指标c i越重要，客观权重应越大。
则评价指标c i的客观权重为：
9.根据权利要求6所述的一种城市地面坍塌灾害综合监测预警系统，其特征在于：所述预警模块中计算各类预警的级别特征值具体方法为：
根据所述各类预警的综合相对隶属度向量V(u)，计算各类预警的级别特征值：
式中，(v m,…,v h,…,v2，v1)为归一化的，计算出的级别特征值H(u)∈[1,h]。
10.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储有地面坍塌监测程序，所述地面坍塌监测程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一所述的坍塌灾害综合监测预警方法。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议